Conception de ventilation HVAC: ventilation de l'air extérieur par taux et ACh

Les exigences de ventilation aérienne extérieure représententParamètres de conception critiquesPour assurer une qualité d'air intérieure adéquate grâce à un calcul systématique des taux d'air frais minimaux en fonction de la densité d'occupation, des types d'espace et des objectifs de la qualité de l'air. Les normes professionnelles fournissent des méthodologies complètes pour déterminer les taux de ventilation à la fois par débit volumétrique (CFM / L / S) et taux de changement d'air (ACh) pour protéger la santé et le confort des occupants.

Normes de ventilation aérienne extérieure essentielles

Les ingénieurs de CVC professionnels utilisent des méthodes de calcul de taux de ventilation établies pour assurer une alimentation aérienne extérieure adéquate tout en optimisant l'efficacité énergétique et les performances du système dans diverses applications de construction.

Références de ventilation aérienne extérieure de base

Standard	Section	pages	Focus de la couverture
2016 Ashrae 62.1	Chapitre 06, tableau 6.2.2.1	15-18	Exigences complètes de l'air extérieur pour les bâtiments commerciaux
2016 Ashrae 62.2	Chapitre 04, tableau 4.1	5	Procédures et exigences du taux de ventilation résidentielle
Carrier Part 1 Estimation du chargement	Chapitre 06, tableau 45	97	Méthodes pratiques de calcul de l'air extérieur pour l'estimation de la charge
Guide de CIBSE 2006 Une conception environnementale	Section 1.4, tableau 1.5	13-15	Normes d'air extérieur européennes et critères de conception
Guide CIBSE 2005 B HVAC & R	Sections 1.2, 2.3, tableaux 1.2, 2.9	11, 90	Taux de ventilation britannique et exigences de changement d'air
Ashrae 170 2017	Chapitres 07-09, Tables 7.1, 8.1, 9.1	9-13, 17-21, 25-29	Exigences de ventilation des établissements de santé

Méthodes fondamentales de calcul de l'air extérieur

ASHRAE 62.1 Procédure de taux de ventilation

Tableau 6.2.2.1 spécificationsFournir des exigences systématiques de l'air extérieur pour les espaces commerciaux:

Exigences fondées sur les personnes:

• Immeubles de bureaux: 5 CFM par personne Air extérieur minimum
• Salles de conférence: 5 CFM par personne pour rencontrer des espaces
• Espaces de vente au détail: 7,5 cfm par personne pour les zones de vente
• Restaurants: 7,5 cfm par personne

Exigences en matière de zone:

• Immeubles de bureaux: 0,06 cfm par pied carré pour les sources liées au bâtiment
• Espaces de vente au détail: 0,12 cfm par pied carré pour les zones de marchandises
• Installations éducatives: 0,12 CFM par Sq FT Classroom espaces
• Soins de santé: 0,18 cfm para pieds carrés

Méthodologie de calcul combinée:

• Zone Outdoor Air Flow: Voz = rppz + raaz
• Où: RP = Taux de flux d'air extérieur par personne, PZ = Population de zone
• Composant de zone: RA = Taux de flux d'air extérieur par unité de zone, AZ = surface de la zone
• Exigence totale: Somme de composants basés sur les personnes et dans la région

ASHRAE 62.2 Applications résidentielles

Tableau 4.1 Normes résidentiellesVentilation de l'unité de logement d'adresse:

Ventilation entière:

• Ventilation continue: 7,5 cfm par personne plus 1 cfm par 100 pieds carrés
• Ventilation intermittente: Des taux plus élevés pour les périodes de fonctionnement plus courtes
• Systèmes équilibrés: Tarifs d'alimentation et d'échappement d'air d'échappement
• Systèmes d'approvisionnement: Stratégies de ventilation de pression positive

Exigences d'échappement locales:

• Hottes de gamme de cuisine: 100 cfm opération intermittent minimum
• Échappement de la salle de bain: 50 cfm continu ou 20 cfm continu
• Échappement du sèche-linge: Décharge extérieure directe requise
• Évacuation de l'appareil de combustion: Exigences aériennes extérieures dédiées

Construire des exigences spécifiques au type

Les établissements d'enseignement

Applications scolaires et universitairesnécessitent des considérations de ventilation spécialisées:

Ventilation en classe:

• Écoles élémentaires: 10 cfm par personne plus 0,12 cfm par pied carré
• Écoles secondaires: 10 cfm par personne plus 0,12 cfm par pied carré
• Salles de classe universitaires: 8 cfm par personne plus 0,12 cfm par pied carré
• Espaces de laboratoire: 15 CFM par personne plus les tarifs de zone améliorés

Espaces éducatifs spéciaux:

• Gymnases: 20 cfm par personne pour les zones à usage actif
• Auditoriums: 5 cfm par personne pour les espaces d'assemblage
• Bibliothèques: 5 cfm par personne plus 0,12 cfm par pied carré
• Laboratoires informatiques: Ventilation améliorée pour les charges de chaleur de l'équipement

Établissements de santé

ASHRAE 170 Normes de soins de santéÉtablir des exigences critiques de ventilation:

Zones de soins aux patients:

• Salles de patient: 25 cfm par pièce Air extérieur minimum
• Salles d'opération: 30 CFM par pièce avec une distribution d'air spécialisée
• Salles de recouvrement: 25 cfm par pièce avec une filtration améliorée
• Services d'urgence: 15 CFM par pièce Exigences minimales

Zones de soutien:

• Couloirs: 2 changements d'air par heure minimum
• Laboratoires: 6 changements d'air par heure à air extérieur minimum
• Pharmacies: 4 changements d'air par heure pour les zones de préparation
• Zones de stérilisation: 10 changements d'air par heure d'échappement

Environnements de soins intensifs:

• Unités de soins intensifs: 6 changements d'air par heure à air extérieur minimum
• Salles d'isolement: 12 changements d'air par heure pour le contrôle de l'infection
• Unités de brûlures: Ventilation améliorée pour un traitement spécialisé
• Unités néonatales: Exigences précises de contrôle environnemental

Applications de taux de changement d'air

Critères de conception basés sur ACH

Taux de changement d'airFournir des méthodes de spécification de ventilation alternative:

Applications commerciales:

• Immeubles de bureaux: 1-2 Ach Provision d'air extérieur typique
• Espaces de vente au détail: 2-4 ACh en fonction de la densité d'occupation
• Restaurants: 4-8 ACH pour les salles de restauration avec des opérations de cuisine
• Théâtres: 2-6 ACH basé sur l'occupation et le type de performance

Applications industrielles:

• Fabrication légère: 4-6 ACH pour la ventilation de dilution générale
• Entrepôts: 0,5-2 ACH pour le contrôle de la qualité thermique et de l'air intérieur
• Laboratoires: 6-12 ACh minimum pour le contrôle de la sécurité et de la contamination
• Chambres propres: 20-600 ACH pour les exigences de contrôle de la contamination

CIBSE Normes européennes

Tableau 1.5 SpécificationsFournir des exigences européennes de changement d'air:

Ventilation résidentielle:

• Espaces de vie: 0,5-1,0 Taux de ventilation continue ACH
• Chambres à coucher: 0,5-1,0 ACH pour le confort de sommeil et la qualité de l'air
• Cuisines: 2-5 ACH pendant les opérations de cuisson
• Salles de bain: 5-10 ACH pour le contrôle de l'humidité et des odeurs

Ventilation commerciale:

• Des bureaux: 1-3 ACh en fonction de l'occupation et des charges internes
• Vente au détail: 2-6 ACH basé sur la densité du client et le type de marchandise
• Éducatif: 3-6 ACH pour les environnements de classe
• Soins de santé: Taux variables basés sur les exigences de contrôle des infections

Intégration de calcul de charge

Méthodes d'estimation du chargement des porteurs

Tableau 45 Applications pratiquesIntégrer la ventilation avec les calculs de charge:

Composants de charge d'air extérieur:

• Charge de refroidissement raisonnable: Différence de température entre l'air extérieur et intérieur
• Charge de refroidissement latente: Élimination de l'humidité de l'humidité de l'air extérieur
• Charge de chauffage: Exigences de climatisation en plein air hivernal
• Impact total de la charge: 20 à 40% du total des charges de CVC de construction typiques

Optimisation économique:

• Récupération d'énergie: Échange de chaleur et d'humidité entre l'air extérieur et échappement
• Ventilation contrôlée par la demande: Modulation d'air extérieur basée sur le CO₂
• Volume d'air variable: Réglage de l'air extérieur avec des changements totaux de flux d'air
• Opération d'économie: Refroidissement gratuit lorsque les conditions extérieures permettent

Considérations climatiques

Facteurs régionauxaffecter considérablement la conception de l'air extérieur:

Climats humides chauds:

• Déshumidification améliorée: Équipement de retrait d'humidité supplémentaire
• Récupération d'énergie: Récupération de chaleur latente pour le contrôle de l'humidité
• Prévention des moisissures: Ventilation adéquate pour éviter la condensation
• Amélioration de la filtration: Protection contre les problèmes de qualité de l'air extérieur

Climats froids:

• Récupération de la chaleur: Échange de chaleur raisonnable pour la conservation de l'énergie
• Exigences de préchauffage: Climatisation extérieure pour éviter la congélation des bobines
• Contrôle de l'humidité: Humidification hivernale pour le confort et la santé
• Gestion de l'infiltration: Réduire les fuites d'air extérieur incontrôlées

Stratégies de ventilation avancées

Ventilation contrôlée par la demande

Contrôle basé sur le COOptimise l'air extérieur en fonction de l'occupation réelle:

Méthodologie de contrôle:

• Points de consigne: 1 000 à 1 050 ppm cibles de contrôle typiques
• Air extérieur minimum: Taux de ventilation minimale requis par le code
• Air extérieur maximum: Concevoir maximum pour l'occupation maximale
• Emplacements des capteurs: Mesure représentative de la qualité de l'air de la salle

Potentiel d'économies d'énergie:

• Espaces d'occupation variables: 20-40% de réduction d'énergie de ventilation
• Écoles et bureaux: Des économies importantes pendant les périodes inoccupées
• Salles de conférence: Économies majeures pour les espaces d'utilisation intermittents
• Considérations de mise en œuvre: Maintenance et étalonnage du capteur

Ventilation de déplacement

Flux d'air de déplacementAméliore l'efficacité de l'air extérieur:

Caractéristiques du système:

• Approvisionnement à faible vitesse: Introduction d'air au sol ou à bas mur
• Stratification thermique: Suppression des contaminants axés sur la flottabilité
• Différentiel de température: 5-10 ° F entre l'approvisionnement et l'air de la pièce
• Facteur d'efficacité: 1.2 Efficacité de la ventilation typique

Applications et avantages:

• Grands espaces d'assemblage: Auditorium, théâtres, centres de conférence
• Installations industrielles: Contrôle de la contamination dans la fabrication
• Établissements de soins de santé: Potentiel de contrôle des infections amélioré
• Avantages énergétiques: Réduction des exigences aériennes extérieures pour la qualité de l'air équivalent

Assurance qualité et conformité

Vérification de la conception

Performances du système d'air extérieurnécessite une validation systématique:

Vérification du calcul:

• Conformité du code: Répondre aux exigences minimales de ventilation
• Analyse des charges: Impact de l'air extérieur sur les systèmes de chauffage et de refroidissement
• Modélisation d'énergie: Consommation d'énergie annuelle pour la ventilation
• Analyse économique: Optimisation des coûts du cycle de vie

Vérification de l'installation:

• Mesure du flux d'air: Confirmation de la conception des débits aériens extérieurs
• Test du système de contrôle: Opération automatique d'amortisseur d'air extérieur
• Étalonnage du capteur: Co₂ et autre précision du capteur de qualité de l'air
• Documentation: Des dessins et des manuels d'opération tels que

Surveillance des performances

Optimisation continue du systèmeAssure une efficacité continue:

Protocoles de surveillance:

• Mesure de l'air extérieur: Vérification régulière des taux de ventilation
• Qualité de l'air intérieur: Surveillance au niveau du CO₂ et des contaminants
• Consommation d'énergie: Suivi la consommation d'énergie liée à la ventilation
• Rétroaction des occupants: Analyse des plaintes de confort et de qualité de l'air

Réglages du système:

• Optimisation saisonnière: Ajuster les taux pour une occupation variable
• Équilibrage de charge: Optimisation de la distribution d'air extérieur
• Raffinement de contrôle: Amélioration de la réponse du système automatique
• Planification de la maintenance: Remplacement du filtre et nettoyage du système

Cadre réglementaire

Exigences de conformité du code

Normes multiplesgouverner la ventilation aérienne extérieure:

Codes du bâtiment:

• Code mécanique international (IMC): Exigences minimales de ventilation
• Ashrae 62.1 Adoption: Normes de ventilation des bâtiments commerciaux
• Ashrae 62.2 Adoption: Exigences de ventilation résidentielle
• Amendements locaux: Modifications régionales des exigences standard

Règlements sur la santé et la sécurité:

• Normes OSHA: Exigences de qualité de l'air au travail
• Lignes directrices de l'EPA: Recommandations de qualité de l'air intérieur
• Codes de santé de l'État: Exigences de ventilation des bâtiments publics
• Responsabilité professionnelle: Concevoir la responsabilité professionnelle d'une ventilation adéquate

Intégration du bâtiment vert

Conception durableintègre des stratégies de ventilation améliorées:

Exigences LEED:

• Ventilation accrue: 30% au-dessus de Ashrae 62.1 minimums
• Systèmes de surveillance: Surveillance du CO₂ pour les espaces occupés densément
• Ventilation naturelle: Windows et systèmes hybrides opérables
• Gestion de la qualité de l'air: Filtration améliorée et contrôle de la source

Équilibre de l'efficacité énergétique:

• Efficacité de la ventilation: Maximiser la qualité de l'air par unité d'énergie
• Récupération de la chaleur: Obligatoire pour certaines zones climatiques et tailles de construction
• Mise en service: Tests fonctionnels des systèmes de ventilation
• Suivi des performances: Vérification continue des performances de la qualité de l'énergie et de l'air

Application appropriée des taux de ventilation de l'air extérieurAssure des environnements intérieurs sains tout en optimisant l'efficacité énergétique grâce à des procédures de calcul systématiques, à la conception appropriée du système et à l'intégration complète des exigences de ventilation avec un fonctionnement global du système HVAC et des objectifs de performance de construction.